Воронежского института МВД России 3 /...

ВЕСТНИК Воронежского института МВД России

№ 3 / 2015 Учредитель — Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский институт Министерства внутренних дел Российской Федерации».

Журнал зарегистрирован в Федеральной службе по надзору в сфере массовых коммуникаций, связи и охраны культурного наследия. Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-29515 от 12 сентября 2007 г.

Журнал входит в перечень изданий, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России для опубликования результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук.

Ответственность за содержание публикаций и достоверность фактов несут авторы материалов. При полной или частичной перепечатке или воспроизведении любым способом ссылка на источник обязательна.

Редакционный совет Председатель:

А.П. Нахимов, начальник Воронежского института МВД России, кандидат философских наук

Члены совета:

С.А. Лебедев, начальник Главного управления вневедомственной охраны МВД России, кандидат технических наук; С.Н. Ляшенко, начальник Департамента информа-ционных технологий, связи и защиты информации МВД России; А.Н. Сысоев, начальник Главного управления МВД России по Воронежской области; Н.А. Шишкин, прокурор Воронежской области, кандидат юридических наук; Ю.Н. Старилов, заведующий кафедрой админи-стративного и муниципального права Воронежского государственного университета, заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор юридических наук, профессор; С.Я. Лебедев, профессор кафедры криминологии Московского университета МВД России, заслуженный юрист Российской Федерации, доктор юридических наук, профессор; А.С. Овчинский, начальник учебно-научного комплек-са Московского университета МВД России, доктор технических наук, профессор; Н.Д. Эриашвили, главный редактор издательства «ЮНИТИ-ДАНА», доктор экономических наук, кандидат исторических и юридических наук, профессор; В.Б. Шабанов, начальник кафедры специальных дисциплин Государственного института повышения квалификации и переподготовки кадров таможен-ных органов Республики Беларусь, доктор юридических наук, профессор

Редакционная коллегия Председатель:

А.Л. Осипенко, доктор юридических наук, доцент

Члены коллегии:

О.М. Булгаков, доктор технических наук, профессор; О.И. Бокова, доктор технических наук, профессор; А.Н. Голубинский; доктор технических наук, доцент; В.А. Лелеков, доктор юридических наук, профессор; Д.А. Литвинов, доктор экономических наук, профессор; В.В. Меньших, доктор физико-математических наук, профессор; Е.И. Мещерякова, доктор педагогических наук, профессор; Н.М. Морозова, доктор философских наук, доцент

Редакция: А.Л. Осипенко — главный редактор; Н.Ф. Палихова — редактор; Н.В. Соболева — редактор; В.В. Павлов — верстка номера

Подписано в печать 20.09.2015 Выход в свет 25.09.2015 Формат 60х84 1/8 Усл. печ. л. 30,69 Гарнитура Таймс Новая. Печать офсетная. Бумага офсетная

Тираж 300 экз. Цена свободная Подписной индекс 45898

Адрес редакции, издателя, типографии: 394065, Воронеж, проспект Патриотов, 53 Тел. / факс (473) 200-55-00 E-mail: [email protected] http://vimvd.ru/science/vestnik/ © Воронежский институт МВД России, 2015

ISSN 2071-3584

VESTNIK of Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia

№3 / 2015 The founder of the journal is Federal state-owned public educational institution "Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia”. The journal is registred in Federal Service for the Oversight of Mass media, Telecommunications, and Protection of Cultural Heritage. Registration certificate PI No. FS77-29515 dated 12 September, 2007. This peer-reviewed journal is included into the list of periodicals recommended for publishing doctoral and PhD research results by the Higher Attestation Commission of the Ministry of Science and Education of the Russian Federation.

Authors are responsible for publications contents and facts reliability. Citation of reference sources is obligatory in case of reprint or reproduction by any means.

Editorial council:

Editorial board:

The chairman of the council: A.P. Nachimov, Head of Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia, PhD in Philosophy

Editorial council members:

S.A. Lebedev: Head of the Main Directorate of Extradepartmental Security Forces of the Ministry of Interior of Russia, PhD in Engineering; S.N. Lyashenko: The Head of the Department of Information Technologies, Communications and Information Protection of the Ministry of Interior of Russia; A.N. Sysoyev: Head of the Chief Administration of the Ministry of Interior of Russia in Voronezh Region; N.A. Shishkin: Public Prosecutor of Voronezh Region, PhD in Law; Yu.N. Starilov: Head of the Chair of Administrative and Municipal Law of Voronezh State University, Honored Scientist of the Russian Federation, Doctor of Law, Professor; S. Ya. Lebedev: Professor of the Chair of Criminology of Moscow University of the Ministry of Interior of Russia, Honored Lawyer of the Russian Federation, Doctor of Law, Professor; A.S. Ovchinskiy: Head of the Academic Training Complex of Moscow University of the Ministry of Interior of Russia, Doctor of Engineering, Professor,; N. D. Eriashvili, editor-in-chief of the publishing house «Unity-Dana», Doctor in Economics, PhD in History, PhD in Law, Professor; V.B. Shabanov: Head of the Chair of Special Subjects of the State Institute of Refresher Training and Retraining of Customs Bodies of the Republic of Belarus, Doctor of Law, Professor

Passed for printing on September 20th, 2015. Data of edition June 25th, 2015. Format 60x84 1/8 Conventional printed sheets - 30.69. Times New Font. Offset printing. Offset paper. Issue 300 copies. Uncontrolled price. Subscription index 45898

Editor-in-chief:

A.L. Osipenko: Deputy Head on scientific work of Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia, Doctor of Law, Assistant Professor.

Members of the editorial board:

O. M. Bulgakov: Doctor of Engineering, Professor; O.I. Bokova: Doctor of Engineering, Professor; A.N. Golubinsky. Doctor of Engineering, Assistant Professor; V.A. Lelekov: Doctor of Law, Professor; D.A. Litvinov: Doctor of Economics, Professor; V.V. Menshikh: Doctor of Physics and Mathematics, Professor; E.I. Meshcheryakova: Doctor of Pedagogics, Professor; N.M. Morozova: Doctor of Philosophy, Professor Editorial Staff: A.L. Osipenko - Chief Editor; N.F. Palikhova - Editor; N.V. Soboleva - Editor; V.V. Pavlov - Issue makeup

Address of Editors Office, Publisher, Printing Office 394065, Voronezh, Prospect Patriotov, 53. Tel. /fax (473) 200-55-00 E-mail: [email protected] http://vimvd.ru/science/vestnik/ © Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia, 2015 ISSN 2071-3584

Вестник Воронежского института МВД России №3/ 2015

3

СОДЕРЖАНИЕ

РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ

Голубинский А.Н. О времени предсказуемости вокализованных сегментов речи ......... 7

Бабкин А.Н., Бардаев Э.А. Постановка задачи проектирования защищенных сетей радиосвязи органов внутренних дел .................................................................................... 16 Гизатуллин М.Г. Электромагнитное поле внутри многослойной структуры ............... 22 Ерошенко Д.А., Климов А.И. , Нечаев Ю.Б. Экспериментальные исследования плоских антенн вытекающей волны СВЧ диапазона ......................................................... 30

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

Меньших В.В., Середа Е.Н. Математическая модель оптимизации траектории обучения сотрудников органов внутренних дел действиям при чрезвычайных обстоятельствах ...................................................................................................................... 36

Бухарин С.В., Мальцев С.А., Мельников А.В. Экспертиза приборов охранно-пожарной сигнализации с помощью самоорганизующихся нейронных сетей ......................................................................................................................................... 45

Авсентьев О.С., Авсентьев А.О. Формирование обобщенного показателя ценности

информации в каналах связи ................................................................................................. 55

Скрыль С.В. , Ле Ву Хыонг Занг, Нгуэн Тхань Ньян. Показатели эффективности процесса подготовки специалистов ...................................................................................... 64 Тростянский С.Н., Зенин Ю.Н. Модели для исследования факторов управления уровнем пожарных рисков на объектах надзора в регионах России ................................ 72 Дровникова И.Г., Никитин А.А., Змеев А.А. Способ вычисления количественного

показателя защищённости автоматизированных систем на основе требований ГОСТ Р ИСО/МЭК 15408-1-2013 ........................................................................................................ 82

Данилова О.Ю., Телкова С.А. О бифуркациях экстремалей уравнения Кармана........ 87 Солодуха Р.А. Об эффективности использования некоторых классификаторов на заключительном этапе стеганоанализа изображений .................................................... 95 Мещерякова Т.В., Фирюлин М.Е., Хворов Р.А. Аналитические модели показателей состояния защищенности информации в центрах обработки данных органов внутренних дел ........................................................................................................................ 104

Романов М.С. Приоритеты показателей принятия решений в органах внутренних дел при возникновении массовых беспорядков ................................................................ 114

ЮРИДИЧЕСКИЕ НАУКИ

Насонова И.А. Об отдельных аспектах соотношения уголовно-процессуальной и оперативно-розыскной деятельности .............................................................................. 123 Звягин С.А. Судебно-бухгалтерская экспертиза в системе противодействия экономической преступности ............................................................................................. 131


4

Гусев В.А., Осипенко А.Л. Использование результатов оперативно-розыскной деятельности при реализации отдельных полномочий налоговых органов и в арбитражном судопроизводстве ................................................................................... 135

Ефимов И.А., Токарев Д.С. Об истории становления норм, предусматривающих уголовную ответственность за совершение налоговых преступлений ........................... 141

Павленко К.А., Хаматова Е.В. Цели, задачи и средства доказывания: специфика административного судопроизводства и гражданской процессуальной формы ........... 148

Шукаева Е.С. О степени свободы труда лиц, осужденных к лишению свободы ....... 157

Палеха Р.Р. Интегративное правопонимание и современное юридическое образование в России: проблемы согласования ................................................................ 163

Шишмарева Е.В., Антонов В.А. Способ совершения и механизм следообразования как основа формирования методики расследования мошенничества с материнским капиталом ........................................................................ 168 Комбарова Е.Л. Условия структурирования системы уголовного судопроизводства в мировых судах РФ ............................................................................. 174 Лесик Д.В. Некоторые особенности поддержания государственного обвинения при рассмотрении уголовного дела судом апелляционной инстанции ......................... 179

Михайлова Л.С. Об административной ответственности в области связи и информации ....................................................................................................................... 185

Расулова Н.С. Значение производства судебной экспертизы в системе следственных действий ....................................................................................................... 193

Квык А.А. Преступления против порядка регистрационного учета в Уголовном кодексе России ...................................................................................................................... 198

Тюрина И.Н. Помещение несовершеннолетнего в специальное учебно-воспитательное учреждение закрытого типа ....................................................... 204 Болычев Н.И. О зарубежном опыте правового регулирования противодействия экстремизму в сети Интернет .............................................................................................. 209 Сашенков С.А. Криминогенное влияние социальных сетей на несовершеннолетних .... 215 Стефанский А.Л. Понятие и сущность эффективности досудебного производства по уголовному делу в современном обществе .......................................... 220

НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯ

Джоган В.К., Окрачков А.А. Система характеристик механизмов защиты информации

от несанкционированного доступа в интегрированных системах безопасности .......... 225

Фирюлин М.Е. Задача разработки моделей оценки эффективности информационных

процессов в центрах обработки данных в условиях комплексной защиты информации234

Прокофьева Е.В., Прокофьева О.Ю. Интерпретация и реализация информации об изображениях стреляных гильз, полученных посредством планшетных сканеров ...... 239 Серегин Ю.В. Понятия безопасности, защиты, охраны, антитеррористической защищенности объектов .............................................................. 246 Информация для авторов ..................................................................................................... 258


5

CONTENTS

RADIOENGINEERING AND COMMUNICATION

Golubinskiy A.N. About predictability time of voiced speech segment ................................... 7 Babkin A. N., Bardayev E.A. Design problem definition the protected radio communication networks of law-enforcement bodies ............................................................. 16 Gizatullin M.G. Electromagnetic field inside the multilayer structure .................................. 22 Eroshenko D.A., Klimov A.I., Nechayev Y.B. Experimental research of planar leaky wave antennas of SHF band ..................................................................................................... 30

INFORMATICS, COMPUTER ENGINEERING AND AUTOMATIC CONTROL SYSTEM

Menshikh V.V., Sereda E.N. Mathematical model of optimization of learning path in training of staff of law-enforcement bodies for actions in cases of emergency ....................................... 36

Bukcharin S.V., Maltsev S.A., Melnikov A.V. Examination of the security and fire alarm system devices by means of the self-organizing neural networks ................................. 45

Avsentev O.S., Avsentev A.O. The formation of the information value generalized index in the communication channels ................................................................................................ 55

Skril S.V., Le Vu Huong Zhang, Nguen Thanh Nhyan. Efficiency indexes of the specialists training process .......................................................................................................... 64

Trostyanskij S.N., Zenin Yu.N. Models for the study of integrated fire hazards management factors in the objects of surveillance of Russian regions .................................... 72

Drovnikova I.G., Nikitin A.A., Zmeev A.A. The method of calculating the quantitative indicator of security of the automated systems on the basis of GOST R 15408-1-2013 ......... 82 Danilova O.Yu., Telkova S.A. About bifurcation of extremals of Karman’s equation ......... 87 Solodukha R.A. About the efficiency of the use of some classifiers during image steganalysis final stage ............................................................................................................. 95 Meshheryakova T.V., Firyulin M.E. Analitical models of information security indicators in the data centers of law-enforcement bodies .................................................................................. 104

Romanov M.S. Priorities of indicators of decision-making in law-enforcement bodies at emergence of mass riots ......................................................................................................... 114

LEGAL SCIENCES

Nasonova I.A. On the individual aspect ratios of the criminal procedure and investigative activities .............................................................................................................................................. 123

Zviagin S. A. Forrensic accounting in the system of combating economic crime ............... 131 Gusev V.A., Osipenko A.L. Using the results of operative-search activity in the implementation of certain powers of the tax authorities and in arbitration proceedings135 Efimov I.A., Tokarev D.S. About history of formation of the norms providing criminal liability for commission of tax crimes ..................................................................... 141

Pavlenko K.A., Khamatova E.W. Рurposes, objectives and means of evidence: the comparison of administrative proceedings and civil procedure form .............................. 148


6

Shukaeva E.S. About labor freedom degree of persons’ sentenced to imprisonment ......... 157 Paleha R.R. Integrative understanding of law and morden legal education in Russia: problems of adjustment ......................................................................................... 163

Shishmareva E.V., Antonov V.A. Parental fund fraud method and tracks as way to create of the method of investigation ................................................................................ 168

Kombarova E.L. Тerms of structure a system of criminal procedure in magistrats courts of Russian Federation ......................................................................... 174

Lesik D.V. Some peculiarities of the maintenance of public prosecution in the criminal case by the court of appeal ..................................................................................................... 179

Mikhailova L.S. About administrative responsibility in the field of communication and information ........................................................................................ 185

Rasulova N.S. Тhe importance of the forensic examination in the system of investigation actions ........................................................................................................... 193

Kvyk A.A. Crime against the order of resistration account in the criminal code of the Russia ........................................................................................................................... 198

Tyurina I.N. Placement a juvenile offender to a special correctional custodial institution . 204 Bolychev N.I. Foreign experience of legal regulation of counteraction to Internet-extremism ............................................................................................................. 209

Sаshenkov S.A. Criminogenic influence social networks on minors ................................... 215 Stefanskiy A.L. The concept and essence of the effectiveness оf pre-trial criminal proceedings ............................................................................................................................. 220

SCIENTIFIC REPORTS

Jogan V.K., Okrachkov A.A. Mechanisms of information protection from unauthorized access in integrated security systems ............................................................................................................... 225

Firyulin M.E. Task of designing evaluation models of effective information processes in data processing centers under the conditions of complex data protection ........ 234 Prokofeva E.V., Prokofeva O.Yu. Interpretating and implementing information about the image of spent cartridges, thereby obtaining a flatbed scanner...................................................... 239

Seregin Y.V. Concepts of safety, safeguard, protection, anti-terrorist security of sites ......... 246

Information for authors .......................................................................................................... 258

Вестник Воронежского института МВД России №3 / 2015

7

РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ

А.Н. Голубинский, доктор технических наук, доцент

О ВРЕМЕНИ ПРЕДСКАЗУЕМОСТИ

ВОКАЛИЗОВАННЫХ СЕГМЕНТОВ РЕЧИ

ABOUT PREDICTABILITY TIME OF VOICED SPEECH SEGMENT

Получены выражения для оценки времени предсказуемости речевых сигналов на

основе стохастической математической модели, описывающей вокализованные

сегменты речи. Приведены расчётные формулы для частных случаев,

соответствующих большим отношениям сигнал-шум. The formulas to estimate the predictability time of speech signals based on a

stochastic mathematical model describing the voiced speech segments are obtained. The calculation formulas for special cases, corresponding to high signal to noise ratio are given.

На сегодняшний день актуальным научно-практическим направлением в

радиотехнике, связи, телекоммуникационных системах, медицине и т.д. является обработка речевых сигналов [1]. В связи c этим параметризация речевых сигналов (выделение небольшого набора существенных параметров) должна адекватно

отображать свойства речи и голоса передаваемой посредством речевых сигналов информации. При этом вычисление существенных параметров речевых сигналов

(например, частоты основного тона (ЧОТ), формантных частот, амплитуд

спектральных составляющих на ЧОТ и частотах обертонов, и др.) проводится на

конечных временных интервалах. Таким образом, актуальной научной задачей является определение временного

интервала исследуемого временного ряда, на котором оцениваемые параметры будут адекватно отражать характеристики изучаемого процесса.

В инженерной практике вместо точного аналитического задания вида

нормированной корреляционной функции (коэффициента корреляции) часто

Радиотехника и связь

8

используют лишь интервал корреляции (время корреляции) к , что даёт ориентировочное представление о том, на каком интервале времени в среднем имеет

место заметная коррелированность между значениями случайного процесса,

существенная для решаемой задачи [2]. Заметим, что время корреляции определяется как характерное время спадания

до нуля коэффициента корреляции [2, 3]. Поскольку это понятие качественное, то решение многих задач будет сильно зависеть от их количественного определения. В

работах [2—5] приведено более десяти определений к , собранных из разных

источников. Некоторые из них не являются универсальными, то есть они справедливы

только для монотонно спадающих с ростом задержки или слабо осциллирующих

нормированных корреляционных функций )(r и не годятся для осциллирующих в общем случае. Все остальные с помощью введения параметров можно свести всего к

трем видам:

0,d|)(|

0

)1(к r ; (1)

10,}|)(|:max{)2(к r ; (2)

0,

d|)(|

d|)(|

0

0)3(к

r

r

. (3)

Идея, которая привела к определению (3), заключается в отождествлении к с некоторым «корреляционным моментом порядка ». Однако тестирование определений (1) — (3) по различным моделям корреляционных функций показало, что определением к в виде (3) нецелесообразно пользоваться на практике по двум

причинам [3]. Во-первых, для двух коэффициентов корреляции )(1 r и )(2 r таких, что

для всех справедливо |)(||)(| 21 rr , интервал корреляции )3(

к , рассчитанный по

)(2 r , может оказаться значительно (во много раз и даже порядков) больше, чем

рассчитанный по )(1 r [3]. Во-вторых, для дельтообразных корреляционных функций определение (3) может давать бессмысленные результаты [3]. Например, если в

дискретном времени рассмотреть корреляционную функцию, которая при всех

задержках равна нулю, кроме единственной задержки n , где она принимает

значение nnr /1)( , то определение (3) дает значение n)3(к , что при больших n приводит к значительным значениям времени корреляции, однако, на самом деле, для

больших n очевидно, что 0~к [3]. Таким образом, остается всего два рациональных определения времени

корреляции — (1) и (2). При этом для осциллирующих корреляционных функций наиболее часто используется определение (1) при 1 . Геометрически так заданное

к равно основанию прямоугольника с единичной высотой, имеющего ту же площадь, что и площадь под кривой |)(| r .


9

Важно отметить, что время корреляции к является наихудшей оценкой временного интервала, на котором наблюдаемый процесс выступает как

предсказуемый. В связи с этим актуальной научной задачей представляется определение и

расчёт адекватной оценки временного интервала, на котором исследуемый процесс

(а обрабатываемый речевой сигнал является одной из реализаций наблюдаемого процесса) выступает как предсказуемый.

Для оценки данного временного интервала применительно к обработке речевых

сигналов, на котором наблюдаемый процесс выступает как предсказуемый,

предлагается использовать время предсказуемости п [3, 6]. Время предсказуемости можно определить как максимальный временной

интервал предсказуемости (детерминации) временного ряда, в пределах которого дисперсия (среднеквадратичное отклонение) прогноза будет меньше дисперсии (среднеквадратичного отклонения) временного ряда [3].

Чрезвычайно существенно, что время предсказуемости п может заметно превышать время корреляции к , которое служит характерным масштабом спадания

степени когерентности (коэффициента корреляции) [6]. Значение времени корреляции можно приближенно оценить как величину, обратную ширине спектра )/(1~к f [6]. Время предсказуемости п определяется совершенно иными факторами: уровнем шумов (измерительные шумы, флуктуационные воздействия на систему и др.),

точностью используемой математической модели и т.д. Другими словами, время п существенным образом зависит от априорных сведений, касающихся динамики системы, поэтому во многих случаях возможно значительное превышение времени

предсказуемости относительно времени корреляции, т.е. кп . Конструктивным подходом к оценке времени предсказуемости является способ

[3], основанный на определении п как значение задержки , при которой огибающая модуля коэффициента корреляции спадает до некоторого уровня.

Для расчёта оценки времени предсказуемости вокализованного сегмента речи воспользуемся математической моделью речевого сигнала в виде суммы реализаций двух случайных процессов:

)()()( tntut . (4) Здесь u(t) является реализацией квазидетерминированного процесса (в виде импульса АМ-колебания с несколькими несущими частотами для случая случайных начальных фаз), характеризуя вокализованные сегменты речи, и определяется следующим образом:

L

lll tflUtFMtu

1000 2cos2cos1)( , и;0 t , (5)

где М — глубина модуляции; F0 и Ф0 — соответственно частота и начальная фаза модулирующего по амплитуде колебания; f0 — ЧОТ; Ul и l — соответственно амплитуда и начальная фаза l -й гармоники несущего колебания; и — длительность импульса. При этом в формуле (5) Ф0 и l — случайные величины, не коррелированные между собой и равномерно распределённые в интервале ]2;0[ с плотностями вероятностей:


10

2

1

lp ;

2

10p . (6)

Отметим, что процесс с реализациями u(t) является стационарным в широком смысле, эргодическим случайным процессом, функция корреляции которого (для центрированного процесса):

L

llu flUF

MR

10

20

2]2[cos]2[cos

21

2

1)( . (7)

Для описания шумовых и фоновых составляющих вокализованного речевого сегмента воспользуемся математической моделью n(t), которой соответствует аппроксимация односторонней спектральной плотности мощности случайного

процесса )( fN [В2с] набором постоянных составляющих 0N , kN , Kk ;1 в полосах

частот с соответствующей шириной 20 , k [Гц] в окрестности центральных частот

kF [Гц]:

.F;Ff,N

............

;F;Ff,N

;;f,N

)f(N

KK

KKK 22

при

22при

20при

11

111

00

(8)

Функция корреляции такого случайного процесса имеет вид:

K

kkkkkn FN

NR

10

00 )2cos()(sinc)(sinc2

)( . (9)

Данный случайный процесс является стационарным в широком смысле и эргодическим.

Можно показать, что случайный процесс (t) также будет стационарным в широком смысле и эргодическим.

Положим, что реализации u(t) и n(t) соответствующих процессов некоррелированны между собой, таким образом, функция корреляции процесса с

реализациями (t) — стохастическая модель (4), для центрированных случайных процессов, имеет вид:

L

llnu flUF

MRRR

10

20

2]2[cos]2[cos

21

2

1)()()(

K

kkkkk FN

N

10

00 )2cos()(sinc)(sinc2

. (10)

Коэффициент корреляции модели (4) рассчитывается следующим образом [7]:

)(1

1)(

1)(

22

2 nu r

zr

z

zr

, (11)


11

где )0()0(222 nunu RRz — отношение сигнал-шум (ОСШ); 2u и

2n —

дисперсии сигнальной и шумовой компонент соответственно; )0()()( uuu RRr ;

)0()()( nnn RRr . Таким образом, коэффициент корреляции с учетом (7), (9), (11) имеет вид:

L

ll

L

ll

UM

flUFM

z

zr

1

22

10

20

2

2

2

21

]2[cos]2[cos2

1

1)(

K

kkk

K

kkkkk

NN

FNN

z

1

00

10

00

2

2

)2cos()(sinc)(sinc2

1

1

. (12)

Для расчета времени предсказуемости как задержки , при которой огибающая модуля коэффициента корреляции спадает до уровня , воспользуемся свойством функции корреляции амплитудно-модулированного колебания [8]:

)()()( несмодам RRR , (13)

где )(мод R , )(нес R и )(ам R — соответственно функции корреляции модулирующего, несущего и амплитудно-модулированного колебаний.

Учитывая свойство (13), огибающая модуля коэффициента корреляции:

K

kk

K

kkk

N

NNzM

FM

z

zrU

0

1

0022

0

2

2

2

221

1

1

1

21

]2[cos2

1

1|)(| . (14)

При ]2;0[M первое слагаемое будет неотрицательным, в результате формула (14) принимает вид:

K

kk

K

kkk

N

NNzM

FM

z

zrU

0

1

0022

0

2

2

2

221

1

1

1

21

]2[cos2

1

1|)(| . (15)

Таким образом, необходимо решить относительно трансцендентное уравнение

]|)(|[ rU . (16)


12

Уравнение (16), в общем случае в аналитическом виде решения не имеет, найти

решение можно, воспользовавшись одним из численных методов (например, методом

дихотомии, методом хорд, методом касательных, методом последовательных

приближений и др.) [9].

Рассмотрим подробнее частный случай при 12 z . В данном случае уравнение (16) принимает вид:

21

]2[cos2

1

2

п0

2

M

FM

, (17)

решение которого в аналитическом виде:

)1(

2arccos

2

12

0п

MF. (18)

Следует отметить, что самостоятельной задачей и направлением научных

исследований является определение адекватных значений уровня , до которого должна спадать огибающая модуля коэффициента корреляции.

В работе [3] указано на определение разумных значений данного уровня, однако,

к сожалению, не приводится чёткий критерий для определения численного значения

уровня . Тем не менее, ряд авторов указывают на успешное использование эмпирически

подобранных значений уровня для решения задач обработки речевых сигналов. Например, в работе [10] порог для принятия решения о признаке «тон-шум» (вокализованный или невокализованный речевой сегмент) устанавливается по уровню

спадания коэффициента корреляции 4,0 . Заметим, что для расчета времени предсказуемости временного ряда в работе [3] также рекомендуется использовать

уровень 4,0 . Расчетное выражение для оценки времени предсказуемости для параметров:

4,0 ; 1M имеет следующий вид:

0п

4,0

F . (19)

При значении частоты модулирующего по амплитуде колебания и0 /1 F :

ип 4,0 , (20)

а для и0 /2 F :

ип 2,0 . (21) В качестве параметра, показывающего, во сколько раз время предсказуемости

превосходит время корреляции, можно использовать относительное время

предсказуемости [3]:

к

п

g . (22)

Выражение для расчета относительного времени предсказуемости при

использовании формулы расчета времени корреляции (для 12 z ; constlU ; 1M ):


13

Lr

3

4d|)(| и

0

к (23)

имеет следующий вид:

]23arccos[8

3

и0

F

Lg . (24)

Рассматривая область главных значений арккосинуса ];[ , получим (учитывая, что ]1arccos[ ) при 3/1 максимальное значение относительного времени

предсказуемости:

и0max 8

3

F

Lg , (25)

что соответствует при 1и0 F :

Lg 178,1max . (26)

Отметим, что в реальном речевом сигнале амплитуды несущих гармоник не

являются константами ( constlU ) [11,12], это приводит к увеличению значения

времени корреляции примерно на 20%. В результате формула (26) для практической

оценки максимального относительного времени предсказуемости принимает вид:

Lgпракт max . (27)

Таким образом, при увеличении количества несущих гармоник L относительное время предсказуемости вокализованных сегментов речи увеличивается

пропорционально L . Например, для четырёх несущих гармоник в речевом сегменте (что соответствует звуку /у/) время предсказуемости более чем в два раза превышает

время корреляции ( 2max практg ); для девяти несущих гармоник в речевом сегменте (что

соответствует звуку /э/) время предсказуемости более чем в три раза превышает время

корреляции ( 3max практg ).

Заметим, что значительное относительное время предсказуемости в большей

степени присуще процессам с осциллирующими корреляционными функциями [3], к которым, собственно, и относится функция корреляции (10).

Полученные выражения для расчёта времени предсказуемости дают

возможность, например, определить временной интервал (или количество отсчётов) для

коэффициента корреляции, который следует использовать для оценки существенных

параметров речевого сигнала (частоты основного тона, амплитуд гармоник на частоте

основного тона и обертонах, формантных частот и др.). Также время предсказуемости

позволяет оценить временной интервал, в течение которого можно получить адекватный прогноз исследуемого временного ряда (например, речевого сигнала),

когда ошибка прогноза (на основе математической модели) будет меньше ошибки

самого временного ряда.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сорокин В.Н., Вьюгин В.В., Тананыкин А.А. Распознавание личности по голосу: аналитический обзор // Информационные процессы. — 2012. — Т. 12. — № 1. — С. 1—30.


14

2. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. — М.: Радио и связь, 1982. — 624 с.

3. Моисеев С.Н. Вероятностные модели и прогноз частотных параметров ионосферного канала распространения радиоволн через спорадический слой Е: дис. … д-ра. физ.-мат. наук: 01.04.03. — Воронеж, 2002. — 239 с.

4. Мирский Г.Я. Характеристики стохастической взаимосвязи и их измерения. — М.: Энергоизадт, 1982. — 320 с.

5. Романенко А.Ф., Сергеев Г.А. Вопросы прикладного анализа случайных процессов. — М.: Сов. радио, 1968. — 256 с.

6. Кравцов Ю.И. Случайность, детерминированность, предсказуемость // Успехи физических наук. — 1989. — Т. 158. — Вып. 1. — С. 93—122.

7. Голубинский А.Н., Булгаков О.М. Математические модели речевых сигналов для верификации и идентификации личности по голосу. — Воронеж: Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2010. — 364 с.

8. Радиотехнические цепи и сигналы / Д.В. Васильев [и др.]; под ред. К.А. Самойло. — М.: Радио и связь, 1982. — 528 с.

9. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука,1973. — 832 с.

10. Маркел Дж., Грей А.Х. Линейное предсказание речи. — М.: Связь, 1980. — 308 с.

11. Голубинский А.Н. Выявление эмоционального состояния человека по речевому сигналу на основе вейвлет-анализа // Вестник Воронежского института МВД России. — 2011. — № 3. — С. 144—153.

12. Голубинский А.Н., Гущина А.А. Математическая модель вокализованных сегментов речевого сигнала, основанная на модели речевого тракта // Вестник

Воронежского института МВД России. — 2012. — № 4. — С. 72—80.

REFERENCES

1. Sorokin V.N., Vyugin V.V., Tananyikin A.A. Raspoznavanie lichnosti po golosu: analiticheskiy obzor // Informatsionnyie protsessyi. — 2012. — T. 12. — # 1. — S. 1—30.

2. Tihonov V.I. Statisticheskaya radiotehnika. — M.: Radio i svyaz, 1982. — 624 s. 3. Moiseev S.N. Veroyatnostnyie modeli i prognoz chastotnyih parametrov

ionosfernogo kanala rasprostraneniya radiovoln cherez sporadicheskiy sloy E: dis. d-ra. fiz.-mat. nauk: 01.04.03. — Voronezh, 2002. — 239 s.

4. Mirskiy G.Ya. Harakteristiki stohasticheskoy vzaimosvyazi i ih izmereniya. — M.: Energoizadt, 1982. — 320 s.

5. Romanenko A.F., Sergeev G.A. Voprosyi prikladnogo analiza sluchaynyih protsessov. — M.: Sov. Radio, 1968. — 256 s.

6. Kravtsov Yu.I. Sluchaynost, determinirovannost, predskazuemost // Uspehi fizicheskih nauk. — 1989. — T. 158. — Vyip. 1. — S. 93—122.

7. Golubinskiy A.N., Bulgakov O.M. Matematicheskie modeli rechevyih signalov dlya verifikatsii i identifikatsii lichnosti po golosu. — Voronezh: Izdatelsko-poligraficheskiy tsentr Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta, 2010. — 364 s.

8. Radiotehnicheskie tsepi i signalyi / D.V. Vasilev [i dr.]; pod red. K.A. Samoylo. — M.: Radio i svyaz, 1982. — 528 s.


15

9. Korn G., Korn T. Spravochnik po matematike dlya nauchnyih rabotnikov i inzhenerov. — M.: Nauka,1973. — 832 s.

10. Markel Dzh., Grey A.H. Lineynoe predskazanie rechi. — M.: Svyaz, 1980. — 308 s.

11. Golubinskiy A.N. Vyiyavlenie emotsionalnogo sostoyaniya cheloveka po rechevomu signalu na osnove veyvlet-analiza // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii. — 2011. — # 3. — S. 144—153.

12. Golubinskiy A.N., Guschina A.A. Matematicheskaya model vokalizovannyih segmentov rechevogo signala, osnovannaya na modeli rechevogo trakta // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii. — 2012. — # 4. — S. 72—80.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ

Голубинский Андрей Николаевич. Начальник кафедры радиотехники и электроники. Доктор

технических наук, доцент. Воронежский институт МВД России. E-mail: [email protected] Россия, 394065, г. Воронеж, проспект Патриотов, 53. Тел. (473) 200-52-54. Golubinskiy Andrey Nikolaevich. Chief of the chair of Radio Engineering and Electronics. Doctor of

Technical Sciences, Assistant Professor. Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia. E-mail: [email protected] Work address: Russia, 394065, Voronezh, Prospect Patriotov, 53. Tel. (473) 200-52-54. Ключевые слова: речевой сигнал; коэффициент корреляции; время корреляции; время

предсказуемости; математическая модель; отношение сигнал-шум. Key words: speech signal; correlation coefficient; correlation time; predictability time; mathematical

model; signal to noise ratio. УДК 519.7:534.78:621.39


16

А.Н. Бабкин, кандидат технических наук, доцент

Э.А. Бардаев, доктор технических наук, МГТУ им. Н.Э. Баумана.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАЩИЩЕННЫХ

СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ ОРГАНОВ ВНУТРЕННИХ ДЕЛ

DESIGN PROBLEM DEFINITION THE PROTECTED RADIO COMMUNICATION NETWORKS OF LAW-ENFORCEMENT BODIES

Рассматриваются вопросы проектирования защищенных сетей радиосвязи органов внутренних дел. Вводится определение защищенной сети радиосвязи.

Определены параметры, в наибольшей степени влияющие на эффективность

функционирования защищенных сетей радиосвязи.

The questions of design of the protected networks of a radio communication of law-enforcement bodies are considered. Definition of the protected radio communication network is entered. The parameters which are most influencing efficiency of functioning of the protected radio communication networks are determined.

Сети радиосвязи органов внутренних дел (СРС ОВД) в соответствии с [1, 2]

относятся к сетям связи специального назначения, предназначенным для обеспечения

безопасности государства и правопорядка. В связи c этим необходимо вести речь о защищенных СРС ОВД, обладающих

максимальной эффективностью управления силами и средствами полиции. Можно определить защищенную СРС ОВД как сеть, обладающую высокой

степенью готовности к выполнению целевой функции, в которой обеспечиваются

безопасность и устойчивость функционирования её элементов и сети в целом [3]. Под безопасностью понимается способность СРС ОВД обеспечить скрытность,

конфиденциальность, целостность и доступность информации легальным пользователям [4]. Под устойчивостью функционирования подразумевается непрерывное управ-

ление силами и средствами полиции в любых условиях оперативной обстановки. Устойчивость функционирования определяется надежностью и качеством связи.


17

Сети радиосвязи ОВД характеризуются большой совокупностью параметров.

Параметры СРС ОВД можно разделить на параметры

Y , определяющие

безопасность, и параметры

X , определяющие устойчивость функционирования, при этом:

)y,...,y,y(Y n21

,

)x,...,x,x(X m21

,

где nyyy ,...,, 21 и mxxx ,...,, 21 — соответственно частные показатели безопасности и устойчивости функционирования. Методика проектирования защищенной СРС ОВД предполагает формирование оценок эффективности — целевых функций параметров сети.

Наилучшей (оптимальной) считается сеть, которой соответствует наибольшее

или наименьшее значение целевой функции:

.x,...,x,x,y,...,y,yFX,YF

,x,...,x,xX

,y,...,y,yY

mn

m

n

2121

21

21

В простейшем случае эффективность сети можно оценить по отдельным, наиболее существенным параметрам безопасности и устойчивости функционирования:

помехозащищенности, вероятности безотказной работы, отношению сигнал/помеха и т.п. Можно записать:

,Xx,...,x,x

,Yy,...,y,y

уф

б

m

n

)(

)(

)21

21

(

)(

где )(бY и )( уфX — соответственно главные показатели безопасности и устойчивости функционирования СРС ОВД. Однако оценка эффективности сети по одному показателю достаточно формализована и не учитывает весь спектр проектируемых сетей. Кроме того,

современные СРС ОВД не всегда могут быть охарактеризованы одним показателем. Необходимо иметь несколько показателей, характеризующих различные свойства сетей: безопасности, надежности, качества связи и т.п. [3]. Поэтому в общем случае должен быть системный подход, при котором эффективность СРС ОВД оценивают по совокупности параметров. Учесть все параметры

сетей не представляется возможным, это усложнит оценку эффективности, в то же время ограничение числа учитываемых параметров может привести к грубой оценке. Таким образом, при проектировании защищенной СРС ОВД необходимо определить совокупность параметров сетей, в наибольшей степени влияющих на её

эффективность. Количественная оценка эффективности должна достаточно полно

характеризовать сеть и иметь ясный физический смысл, быть простой для вычисления

и практического применения.


18

В общем случае задача проектирования защищенной СРС ОВД сводится к

нахождению максимума целевых функций при вариации значений параметров сети с

учетом исходных данных и ограничений. Ограничения могут быть наложены как на параметры безопасности, так и

параметры устойчивости функционирования. При этом отдельные параметры устойчивости функционирования могут участвовать в формировании нескольких параметров безопасности.

Например, надежность и качество обслуживания абонентов в СРС ОВД можно

характеризовать вероятностью ошибочного приема данных при соответствующем

отношении сигнал/помеха на входе приемника [5]: )тр(

пом

с

пом

с)тр()ош()ош( P

P

P

PPP

)(

)(

)(

)(,

где )(

)(

)(

тр

пом

с

P

P

— требуемое отношение сигнал/помеха, обеспечивающее надежность и

качество обслуживания абонентов. В свою очередь скрытность работы СРС ОВД можно определить вероятностью

обнаружения P(обн) противником функционирования сети радиосвязи, которая зависит от отношения сигнал/помеха.

Для обеспечения требуемых надежности и качества обслуживания абонентов,

повышения временной скрытности работы СРС ОВД при увеличении пропускной

способности радиоканала необходимо максимизировать отношение сигнал/помеха, а для обеспечения энергетической скрытности работы СРС ОВД следует минимизировать отношение сигнал/помеха.

Можно определить требуемое отношение сигнал/помеха следующим образом:

min)(

)(

)(

)(

)(

пом

с

тр

пом

с

P

P

P

P ,

где

min)(

)(

пом

с

P

P — минимальное (критическое) отношение сигнал/помеха, при котором

обеспечиваются надежность, качество и энергетическая скрытность работы СРС ОВД. Тогда

,

P

P

P

P

P

PPP

min

тр

пом

с

пом

с

пом

стр

обнобн

)(

)(

)(

)(

)(

)(

)()(

где тробнP — требуемое значение вероятности обнаружения работы СРС ОВД

противником. При этом очевидно, что требуемое отношение сигнал/помеха должно соответствовать пределу Шеннона.

Можно определить зависимость между параметрами безопасности и устойчивости функционирования следующей системой уравнений:


19

m,...,,j

n,...,,i

Xfy

Yfx

jj

ii

21

21

,

где n и m — соответственно количество параметров, определяющих устойчивость функционирования и безопасность СРС ОВД.

Если задана целевая функция

XYF , и определена конечная совокупность

вариантов сети с параметрами

_____

,1, NkYk и_____

,1, MkX k , то выбор наилучшей защищенной СРС ОВД производится с помощью последовательного вычисления функции и отбора их допустимых (экстремальных) значений при наличии ограничений. Задача проектирования защищенной СРС ОВД сводится к построению сети с

параметрами

X , которая обеспечивает максимизацию функции

)(max)(

YFXF при наличии ограничений на параметры сети.

Целевую функцию

)(YF можно записать как функцию параметров

устойчивости функционирования (надежности и качества) )(

XF и провести поиск

экстремальных значений параметров

X при наложенных ограничениях. Ограничения, накладываемые на параметры безопасности и устойчивости

функционирования, отражающие реальные условия работы и эксплуатации проектируемой СРС ОВД, можно записать в виде уравнений или неравенств:

.,...,1,0

,,...,1,0

rjY

piX

yj

xi

Данным образом сформулированная задача является задачей нелинейного программирования, и её решение трудоемко.

В связи с этим прибегают к поэтапной процедуре оптимизации. Вначале осуществляется процедура оптимизации по одной группе параметров, а затем по другой.

Для СРС ОВД целесообразно проводить выбор (оптимизацию) по параметрам устойчивости функционирования (надежности и качества связи), а затем по параметрам безопасности сети. Критерием выбора оптимального значения параметра является соответствие показателя экстремальному значению (максимальному или минимальному) в выбранном классе исходных данных, а также превышение значения показателя требуемого значения:


20

,extrYY

,extrXXдоп

доп

i

i

где iX и iY — требуемые значения параметров, допX и допY — множество

допустимых значений параметров. Необходимо ввести понятие допустимости значения параметра, учитывающего

ограничения по максимальному и минимальному значениям. Допустимыми значениями параметров СРС ОВД Xi и Yi называются значения,

удовлетворяющие условию:

extriтр

ii XXX )(

,

extriтр

ii YYY )(

. Максимальное значение будет ограничиваться требуемым максимально

допустимым значением показателя, минимальное — минимально допустимым (критическим) значением, удовлетворяющим требованию по обеспечению эффективности функционирования СРС ОВД.

Поскольку показатели iX и iY могут определяться набором параметров, можно записать:

)()(22)(

11)( ,...,, трjj

тртр

extriтр

ii XXXXXXXXX ,

)()(22)(

11)( ,...,, трjj

тртр

extriтр

ii YYYYYYYYY . При проектировании защищенных СРС ОВД необходимо учитывать технико-экономические показатели, заключающиеся в минимуме затрат для достижения максимума эффекта функционирования сети. Проектирование защищенных СРС ОВД должно идти по следующим направлениям:

- обеспечение устойчивости функционирования сетей; - обеспечение надежной и качественной связью абонентов в заданной зоне

обслуживания в условиях воздействия преднамеренных и непреднамеренных помех; - обеспечение информационной безопасности сетей.

Реализация этих направлений возможна только на основе изложенных выше принципов проектирования защищенных сетей радиосвязи ОВД.

ЛИТЕРАТУРА

1. О связи: Федеральный закон от 7 июля 2003 г. № 126-ФЗ // Собрание законодательства Российской Федерации. — 2003. — № 28. — Ст. 2895.

2. О внесении изменений в Федеральный закон «О государственной охране» и отдельные законодательные акты Российской Федерации: Федеральный закон от 8 декабря 2011 г. № 424-ФЗ // Собрание законодательства Российской Федерации. — 2011. — № 50.— Ст. 7366.

3. Бабкин А.Н. Построение защищенных информационно-телекоммуника-ционных систем ОВД с использованием беспроводных каналов // Сб. трудов 19 между-народной научной конференции «Информатизация и информационная безопасность правоохранительных органов». — М., 2010. — С. 243—248.


21

4. Основы информационной безопасности: учебник для высших учебных заведений МВД России / под ред. В.А. Минаева и С.В. Скрыля. — Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2001. — 464 с.

5. Бабкин А.Н., Андрущук В.О. Вопросы оптимизации существующих систем подвижной радиосвязи ОВД // Вестник ВИ МВД России. — 2012. — №2. — С. 33 — 40.

REFERENCES

1. O svyazi: Federalnyiy zakon ot 7 iyulya 2003 g. # 126-FZ // Sobranie zakono-

datelstva Rossiyskoy Federatsii. — 2003. — # 28. — St. 2895. 2. O vnesenii izmeneniy v Federalnyiy zakon «O gosudarstvennoy ohrane» i otdelnyie

zakonodatelnyie aktyi Rossiyskoy Federatsii: Federalnyiy zakon ot 8 dekabrya 2011 g. # 424-FZ // Sobranie zakonodatelstva Rossiyskoy Federatsii. — 2011. — # 50.— St. 7366.

3. Babkin A.N. Postroenie zaschischennyih informatsionno-telekommunikatsionnyih sistem OVD s ispolzovaniem besprovodnyih kanalov // Sb. trudov 19 mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii «Informatizatsiya i informatsionnaya bezopasnost pravoohranitelnyih organov». — M., 2010. — S. 243—248.

4. Osnovyi informatsionnoy bezopasnosti: uchebnik dlya vyisshih uchebnyih zave-deniy MVD Rossii / pod red. V.A. Minaeva i S.V. Skryilya. — Voronezh: Voronezhskiy institut MVD Rossii, 2001. — 464 s.

5. Babkin A.N., Andruschuk V.O. Voprosyi optimizatsii suschestvuyuschih sistem podvizhnoy radiosvyazi OVD // Vestnik VI MVD Rossii. — 2012. — #2. — S. 33 — 40.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Бабкин Александр Николаевич. Начальник кафедры информационной безопасности. Кандидат

технических наук, доцент. Воронежский институт МВД России. E-mail: [email protected], [email protected] Россия, 394065, г. Воронеж, пр-т Патриотов, 53. Тел. (473) 262-33-76. Бардаев Эдуард Аркадьевич. Профессор кафедры ИУ-10. Доктор технических наук, старший

научный сотрудник. Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана. Россия, 105005, г. Москва, 2-я Басманная ул., д. 5, стр. 1. Тел. (499) 263-63-91. Babkin Alexander Nicolayevich. The chief of the chair Information Security. Candidate of Technical

Sciences, Assistant Professor. Voronesh Institute of the Ministry of Interior of Russia. Work address: Russia, 394065, Voronezh, Prospect Patriotov, 53. Tel. (473) 262-33-76. Bardayev Eduard Arkadyevich. Professor of IU-10 chair. Doctor of Engineering, Senior Research Associate. Moscow State Technical University named by N.E. Bauman. Work address: Russia, 105005, Moscow, 2nd Basmannaya Str., 5, p. 1. Tel. (499) 263-63-91. Ключевые слова: радиосвязь; радиосеть; защищенность; информационная безопасность;

устойчивость функционирования; конфиденциальность; целостность; доступность; скрытность. Key words: radio communication; radio network; security; information security; function stability;

confidentiality; integrity; availability; reserve УДК 621.396.62

mailto:[email protected]


22

М. Г. Гизатуллин, кандидат технических наук, доцент, Уральский юридический институт МВД России

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ ВНУТРИ МНОГОСЛОЙНОЙ

СТРУКТУРЫ

ELECTROMAGNETIC FIELD INSIDE THE MULTILAYER STRUCTURE

Статья посвящена решению задач электромагнитного возбуждения плоских

многослойных структур. Решение классической задачи произведено нестандартным

способом. Для анализа многослойных структур используется рекуррентный пересчет.

Возможна запись электромагнитного поля в любом слое структуры. Производится расчет коэффициентов отражения и прохождения, относительных мощностей,

рассеянных в плоской структуре и отдельных ее слоях. Результаты расчетов представляют практический интерес.

Article is devoted to the solution of problems of electromagnetic excitement of flat multilayered structures. The solution of a classical problem is made in the non-standard way. For the analysis of multilayered structures recurrent recalculation is used. Record of an electromagnetic field in any layer of structure is possible. Calculation of coefficients of reflection and passing, the relative capacities disseminated in flat structure and its separate layers is made. Results of calculations represent practical interest.

Введение

История решения задач дифракции и электромагнитного возбуждения сферических тел связана с именами выдающихся ученых: Релея, Ми, Дебая, Фока,

Борна и др. По рассматриваемой проблематике опубликованы сотни научных статей и

десятки монографий. Данная работа, так же как и работа [1] посвящена дифракции на плоских многослойных структурах. Это сделано по двум причинам. Во-первых, решение классической задачи производится нестандартным способом. Фактически

рассматривается задача электромагнитного возбуждения. Для анализа многослойных

структур используется рекуррентный пересчет. Возможна запись электромагнитного

поля в любом слое структуры. Во-вторых, полученные численные результаты являются


23

проверочными для сферических тел больших радиусов. Расчет характеристик

отражения и прохождения электромагнитных волн через плоские слоистые структуры

можно найти в работах [1—6].

1. Электромагнитное поле внутри структуры. Распределение мощности по слоям

Рассмотрим задачу электромагнитного возбуждения многослойной структуры

сторонними токами, моделирующими плоскую волну заданной поляризации. При

решении задач возбуждения используется аппарат тензорных функций Грина [2]. На рис. 1,а представлена обобщенная слоистая структура, возбуждаемая листком

поверхностного электрического тока, распределенного по фронту падающего поля [1].

Рис. 1. Падение плоской волны на слоистую структуру:

а — волны типа H; б — волны типа E

Сторонний ток записывается следующим образом:

'sin'0''э''э aarJ 0 yxikpypy ezzIzzI ,

'

'

y

x (1)

Запись напряженности электрического поля предусматривает использование

тензора Грина [2]:

''

11 dss

'э rJrE . (2)

Функция Грина представлена в виде разложения по непрерывному спектру

волновых чисел и :

ddyyixxi ''exp...

.

Интегрирование по листку тока приводит к известным представлениям дельта-функций:

dp

z1 zp

H

E П

z

x

0 z1

d1

а

dp

z1 zp

H

E П

z

x

0 z1

d1

б


24

sin2sinexp 0''0 kdxxki

, 020exp ''

dyyi .

Представления дельта-функций используются за

Воронежского института МВД России 3 /...

Documents